一种真空温控光路净化装置的制作方法

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种真空温控光路净化装置。

背景技术：

在激光雷达系统中，特别是测风测温激光雷达、白天观测激光雷达、激光锁频等系统中以及光谱学应用中都会采用充有气体分子/原子/分子化合物的气体池用于稳频、鉴频、滤光以及波长测试仪器的校准等。由于这些气体池中的物质具有特定的吸收谱，激光束在通过这些气体池时与气体分子/原子/分子化合物作用。这些分子池通常需要置于温控加热装置中，并且有精密温控设备对分子池进行温度控制。但是，在分子池的两个端面，由于这两个端面非常容易与外界空气接触，在外界环境发生变化时，使得分子池端面和中心的温度不同，甚至会导致分子池的端面凝结分子(例如碘气体池)，导致实验测量结果不准确，甚至损坏分子池。

目前，在利用到分子池的光学系统中，通常采用的是自由空间光路设计方法，使得分子池与系统中其他的光学元器件各自独立，没有构成统一整体，无法有效保护分子池。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决对现有的精密温控装置存在的上述问题，本发明提供了一种真空温控光路净化装置，其包括：第一光路隔温环，温控环，真空净化环和第二光路隔温环；所述第一光路隔温环的一端与所述温控环的一端无缝对接，所述温控环的另一端与所述真空净化环的一端无缝对接，所述真空净化环的另一端与所述第二光路隔温环的一端无缝对接，所述第二光路隔温环的另一端与后续光电探测器或其他光学元件对接。

所述第一光路隔温环与所述温控环的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

所述温控环与所述真空净化环的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

所述真空净化环与所述第二光路隔温环的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

所述温控环包括：加热丝和精密温度传感器；所述温控环内部开有加热槽，且所述加热槽呈螺旋型嵌套于所述温控环内，所述加热丝置于所述加热槽内，所述精密温度传感器安装在所述温控环的内壁上，且与所述加热槽相连接。

所述真空净化环上开有一个真空接口，将小功率真空泵通过连接软管与真空接口对接，且所述小功率真空泵的真空技术参数不小于6×10^-2pa。

所述第一光路隔温环和所述第二光路隔温环采用工程塑料制成，用于隔热。

所述温控环和所述真空净化环采用硬铝合金制成。

所述温控环的温度低于分子池控制的温度，且所述温控环的精度不低于1％。

在分子池的两个端面处分别安装所述真空温控净化装置，且与后续的光学器件连接，保证所述分子池的端面温度与分子池中间的温度平衡，保证任何气体分子不在端面窗口凝结；并且在真空环境下，可以有效阻止空气热传导，保护后续光路中的光学元器件，尤其是所述分子池以及光电探测器不受外界环境影响，并延长所述分子池以及光电探测器的使用寿命。

本发明的优点在于：解决现有分子池端面在环境变化时容易受环境影响导致分子池整体温度分布不均匀，以及引起的分子凝结，导致损坏整套系统的问题。本发明利用真空环境，可以有效阻止空气热传导，保护分子池不受外界环境影响，保护后续光学器件，尤其是光电探测器接收端面不受污染，有效延长两者的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一种真空温控光路净化装置的结构示意图；

图2是本发明的一种真空温控光路净化装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的一种真空温控光路净化装置的另一个实施例的结构示意图；

图4是本发明的一种真空温控光路净化装置的温控环的截面图；

图5是本发明的一种真空温控光路净化装置加装真空泵后的结构示意图；

图6是通过调节激光器后腔镜上的压电陶瓷的电压随归一化后的信号强度变化的曲线图。

附图标识：

1、第一光路隔温环2、温控环

3、真空净化环4、第二光路隔温环

5、真空接口6、精密温度传感器

7、加热槽8、小功率真空泵

9、软管

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种真空温控光路净化装置，其包括：第一光路隔温环1，温控环2，真空净化环3和第二光路隔温环4；所述第一光路隔温环1的右端与所述温控环2的左端无缝对接，所述温控环2的右端与所述真空净化环3的左端无缝对接，所述真空净化环3的右端与所述第二光路隔温环4的左端无缝对接，所述第二光路隔温环4的右端与后续光电探测器对接。

所述第一光路隔温环1与所述温控环2的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

所述温控环2与所述真空净化环3的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

所述真空净化环3与所述第二光路隔温环4的对接处加装垫圈，并通过丝扣进行连接，且其长度不超过3mm。

如图4所示，所述温控环2包括：加热丝和精密温度传感器6；所述温控环2内部开有加热槽7，且所述加热槽7呈螺旋型嵌套于所述温控环2内，所述加热丝套在所述加热槽7上，所述精密温度传感器6安装在所述温控环2的内壁上，且与所述加热槽7相连接。

如图5所示，所述真空净化环3上开有一个真空接口5，将小功率真空泵8通过连接软管9与所述真空接口5对接，且所述小功率真空泵8的真空技术参数不小于6×10^-2pa。

所述第一光路隔温环1和所述第二光路隔温环4采用工程塑料制成，用于隔热。

所述温控环2和所述真空净化环3采用硬铝合金制成。

所述温控环2的温度低于分子泡控制的温度，且所述温控环2的精度不低于1％。

实施例1.

如图2所示，在白天观测激光雷达系统中，由于有强烈的背景光噪声，需要将背景光噪声抑制掉，那么需要采用分子池，因此，在分子池的左、右两侧分别放置所述真空温控净化装置，且在所述分子池的右侧的所述真空温控净化装置的右侧安装探测器。激光雷达的后向散射回波信号先通过左侧的所述真空温控净化装置，再进入分子池的左端面，经过分子池的光通过所述分子池的右端面，进入右侧的所述真空温控净化装置，再进入探测器，进行采集分析，这样通过加装真空温控净化装置，使通过分子池左侧以及右侧的光路得到净化，避免分子的热传导效应，避免由于环境温度变化对分子池产生的损坏。

实施例2.

如图3所示，在钠层测风测温激光雷达系统中，589nm连续激光分别经过两路分光镜后，分别通过两路真空温控光路净化装置后，进入钠原子池，经过钠原子池的光再通过两路真空温控光路净化装置后，分别进入探测器，由数据分析系统进行采集分析。通过加装真空温控净化装置，使钠原子池左侧以及右侧的光路得到净化，并且避免分子的热传导效应，减小由于环境温度变化对分子池产生的损坏。在钠层测风测温激光雷达系统中，是根据分子多普勒频移来计算测量参数。因此，需要发射激光频率精准。在此稳频系统中，用到的就是钠饱和吸收稳频，如图6所示，将此589nm连续激光送入钠饱和吸收池，利用光电探测器和高精度模数采样卡，扫描种子激光频率，即可获得钠原子d2饱和吸收谱线，后589nm激光波长长期锁定在d2a谱线峰值上。饱和吸收谱线横坐标表示通过调节激光器后腔镜上的压电陶瓷的电压，改变激光器腔长，对激光进行扫频；纵坐标表示归一化后的信号强度。由于这两路真空温控净化装置后，光信号强度稳定，利于保持长期频率稳定性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。